JP4655308B2

JP4655308B2 - 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する回転切削工具用表面被覆サーメット製スローアウエイチップ

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Publication number: JP4655308B2
Application number: JP2005265130A
Authority: JP
Inventors: 尚志本間; 晃長田; 惠滋中村
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2025-09-13
Also published as: JP2007075930A

Description

この発明は、特に鋼や鋳鉄などの高速切削加工で、硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する回転切削工具用表面被覆サーメット製スローアウエイチップ（以下、被覆チップという）に関するものである。

従来、一般に、回転切削工具として、図４（ａ）に半部縦断側面図、また、同（ｂ）に要部拡大側面図で示される正面フライス工具や、図５（ａ）に側面図、同（ｂ）に頭部正面図で示されるスローアウエイエンドミルが知られており、これらの回転切削工具は、図示される通り、工具本体の正面部に所定間隔をもって複数個の被覆チップを着脱自在に取り付けた構造をもち、平面削り加工、溝削り加工、肩削り加工、座ぐり加工、そして穴あけ加工などの切削加工に用いられることも良く知られるところである。
さらに、上記の被覆チップが、炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金または炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）基サーメットで構成されたチップ基体の表面に、
（ａ）下部層が、いずれも化学蒸着形成された、炭化チタン（以下、ＴｉＣで示す）層、窒化チタン（以下、ＴｉＮで示す）層、炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）層、炭酸化チタン（以下、ＴｉＣＯで示す）層、および炭窒酸化チタン（以下、ＴｉＣＮＯで示す）層のうちの２層以上からなり、かつ３〜２０μｍの合計平均層厚を有するＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層が、１〜１５μｍの平均層厚を有する化学蒸着形成された酸化アルミニウム（以下、Ａｌ₂Ｏ₃で示す）層、
以上（ａ）および（ｂ）で構成された硬質被覆層を形成したものからなることも知られている。
特開平６−３１５０３号公報

近年の切削加工装置の高性能化はめざましく、一方で切削加工に対する省力化および省エネ化、さらに低コスト化の要求は強く、これに伴い、切削加工は一段と高速化の傾向にあるが、上記の従来被覆チップにおいては、これを通常の切削加工条件で用いた場合には問題はないが、特にこれを切削速度が３００ｍ／ｍｉｎ．を越える高速切削条件で用いた場合、これを構成する硬質被覆層は下部層のＴｉ化合物層による高温強度、同上部層のＡｌ₂Ｏ₃層による高温硬さおよび耐熱性を具備するものの、前記Ｔｉ化合物層による高温強度が不十分であるために、硬質被覆層にはチッピング（微小欠け）が発生し易くなることから、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の被覆チップを構成する硬質被覆層の耐チッピング性向上をはかるべく、これの下部層であるＴｉ化合物層のうちのＴｉＣＮ層に着目し、研究を行った結果、
（ａ−１）通常、上記の従来被覆チップの硬質被覆層の下部層であるＴｉ化合物層を構成するＴｉＣＮ層（以下、従来ＴｉＣＮ層という）は、通常の化学蒸着装置で、
反応ガス組成−体積％で、ＴｉＣｌ_４：２〜１０％、ＣＨ_３ＣＮ：０．５〜３％、Ｎ_２：１０〜３０％、Ｈ_２：残り、
反応雰囲気温度：８５０〜９５０℃、
反応雰囲気圧力：３〜１３ｋＰａ、
の条件で形成されるが、上記従来ＴｉＣＮ層を形成するに先立って、
（ａ−２）同じく通常の化学蒸着装置で、
反応ガス組成−体積％で、ＴｉＣｌ_４：０．２〜１％、Ｃ_３Ｈ_６（メチルエチレン）：１〜５％、Ｎ_２：２０〜４０％、Ｈ_２：残り、
反応雰囲気温度：７００〜８００℃、
反応雰囲気圧力：３〜１３ｋＰａ、
処理時間：０．５〜１時間、
の条件で、ＴｉＣＮ結晶核を層形成表面に分散分布させた状態で形成し、この場合、前記ＴｉＣＮ結晶核の分散割合を、走査型電子顕微鏡を用い、１万倍の倍率で観察して、平均値で９２．６〜１４９．３個/μｍ^２の割合とし、
（ａ−３）このようにＴｉＣＮ結晶核が存在する表面に、上記の従来ＴｉＣＮ層の形成条件と同じ条件でＴｉＣＮ層を形成すると、この結果のＴｉＣＮ層（以下、改質ＴｉＣＮ層という）は、層形成時に前記ＴｉＣＮ結晶核の結晶配列に著しく影響を受け、これを十分に履歴しながら層形成が行なわれるようになること。

（ｂ）上記の従来ＴｉＣＮ層と改質ＴｉＣＮ層について、電界放出型走査電子顕微鏡を用い、図１（ａ），（ｂ）に概略説明図で示される通り、表面研磨面の測定範囲内に存在する立方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射し、電子後方散乱回折像装置を用い、所定領域を０．１μｍ／ｓｔｅｐの間隔で、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である｛１１２｝面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち、０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフを作成した場合、前記従来ＴｉＣＮ層は、図３に例示される通り、｛１１２｝面の測定傾斜角の分布が０〜４５度の範囲内で不偏的な傾斜角度数分布グラフを示すのに対して、前記改質ＴｉＣＮ層は、図２に例示される通り、ＴｉＣＮ層形成に先立って形成される上記ＴｉＣＮ結晶核の分布割合を平均値で９２．６〜１４９．３個/μｍ^２の割合とすることによって、１．２５〜８．７５度の範囲内および２５〜３５度の範囲内の傾斜角区分にそれぞれピークが存在すると共に、０〜１０度の範囲内に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の３７〜４５％、前記２５〜３５度の範囲内に存在する度数の合計が、同じく傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の３５〜４５％の割合を占める傾斜角度数分布グラフを示すようになること。

（ｃ）硬質被覆層の上部層が前記Ａｌ₂Ｏ₃層、下部層が上記Ｔｉ化合物層で構成され、かつ前記Ｔｉ化合物層のうちの１層が前記改質ＴｉＣＮ層からなる被覆チップは、前記改質ＴｉＣＮ層がすぐれた高温強度を具備するようになることから、高速切削加工でも、前記硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮し、長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を示すようになること。
以上（ａ）〜（ｃ）に示される研究結果を得たのである。

この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、ＷＣ基超硬合金またはＴｉＣＮ基サーメットで構成されたチップ基体の表面に、
（ａ）下部層が、いずれも化学蒸着形成された、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、およびＴｉＣＮＯ層のうちの２層以上からなり、かつ３〜２０μｍの合計平均層厚を有するＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層が、１〜１５μｍの平均層厚を有する化学蒸着形成されたＡｌ_２Ｏ_３層、
以上（ａ）および（ｂ）で構成された硬質被覆層を形成してなる被覆チップにおいて、上記（ａ）の２層以上のＴｉ化合物層のうちの１層を、２．５〜１５μｍの平均層厚を有し、かつ、
電界放出型走査電子顕微鏡を用い、表面研磨面の測定範囲内に存在する立方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射し、電子後方散乱回折像装置を用い、所定領域を０．１μｍ／ｓｔｅｐの間隔で、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である｛１１２｝面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち、０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフにおいて、１．２５〜８．７５度の範囲内および２５〜３５度の範囲内の傾斜角区分にそれぞれピークが存在すると共に、０〜１０度の範囲内に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の３７〜４５％、前記２５〜３５度の範囲内に存在する度数の合計が、同じく傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の３５〜４５％の割合を占める傾斜角度数分布グラフを示す改質ＴｉＣＮ層、
で構成してなる、高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する被覆チップに特徴を有するものである。

つぎに、この発明の被覆チップの硬質被覆層の構成層について、上記の通りに数値限定した理由を以下に説明する。
（ａ）Ｔｉ化合物層（下部層）
Ｔｉ化合物層は、自体が高温強度を有し、これの存在によって硬質被覆層が高温強度を具備するようになるほか、チップ基体と上部層であるＡｌ₂Ｏ₃層のいずれにも強固に密着し、よって硬質被覆層のチップ基体に対する密着性向上に寄与する作用をもつが、その合計平均層厚が３μｍ未満では、前記作用を十分に発揮させることができず、一方その合計平均層厚が２０μｍを越えると、高熱発生を伴なう高速切削加工では熱塑性変形を起し易くなり、これが偏摩耗の原因となることから、その合計平均層厚を３〜２０μｍと定めた。

（ｂ）改質ＴｉＣＮ層
上記の通り、改質ＴｉＣＮ層形成に先立って形成される上記ＴｉＣＮ結晶核の分布割合を平均値で９２．６〜１４９．３個/μｍ^２の割合とすることによって、改質ＴｉＣＮ層は、１．２５〜８．７５度の範囲内および２５〜３５度の範囲内の傾斜角区分にそれぞれピークが存在すると共に、０〜１０度の範囲内に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の３７〜４５％、前記２５〜３５度の範囲内に存在する度数の合計が、同じく傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の３５〜４５％の割合を占める傾斜角度数分布グラフを示すようになり、この結果としてすぐれた高温強度を具備するようになるものであり、したがって、ＴｉＣＮ結晶核の分布割合が平均値で９２．６個/μｍ^２未満であったり、また同分布割合が１４９．３個/μｍ^２を越えたりすると、２つのピークの現れる傾斜角が前記範囲外になったり、傾斜角度数分布グラフに２つのピークが現れなくなったり、さらに前記範囲内にある度数全体の割合が前記範囲から外れたりするようになり、このような場合はいずれも所望の高強度が得られず、チッピングが発生し易くなるものである。
また、その平均層厚が２．５μｍ未満では所望のすぐれた高温強度を硬質被覆層に具備せしめることができず、一方その平均層厚が１５μｍを越えると、偏摩耗の原因となる熱塑性変形が発生し易くなり、摩耗が加速するようになることから、その平均層厚を２．５〜１５μｍと定めた。

（ｃ）Ａｌ₂Ｏ₃層（上部層）
Ａｌ₂Ｏ₃層は、すぐれた高温硬さと耐熱性を有し、硬質被覆層の耐摩耗性向上に寄与するが、その平均層厚が１μｍ未満では、硬質被覆層に十分な耐摩耗性を発揮せしめることができず、一方その平均層厚が１５μｍを越えて厚くなりすぎると、チッピングが発生し易くなることから、その平均層厚を１〜１５μｍと定めた。

なお、切削工具の使用前後の識別を目的として、黄金色の色調を有するＴｉＮ層を、必要に応じて蒸着形成してもよいが、この場合の平均層厚は０．１〜１μｍでよく、これは０．１μｍ未満では、十分な識別効果が得られず、一方前記ＴｉＮ層による前記識別効果は１μｍまでの平均層厚で十分であるという理由からである。

この発明被覆チップは、高速切削加工でも、硬質被覆層の下部層のうちの１層である改質ＴｉＣＮ層がすぐれた高温強度を有し、すぐれた耐チッピング性を発揮することから、硬質被覆層にチッピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示すものである。

つぎに、この発明の被覆サーメット工具を実施例により具体的に説明する。

原料粉末として、いずれも０．５〜３μｍの平均粒径を有するＷＣ粉末、ＴｉＣ粉末、ＺｒＣ粉末、ＶＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ₃Ｃ₂粉末、ＴｉＮ粉末、およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を、表１に示される配合組成に配合し、さらにワックスを加えてアセトン中で７２時間ボールミル混合し、減圧乾燥した後、９８ＭＰａの圧力で所定形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を５Ｐａの真空中、１３７０〜１４７０℃の範囲内の所定の温度に１時間保持の条件で真空焼結し、焼結後、研削加工と、すくい面と逃げ面の交わる切刃刃稜線部に幅：０．１２ｍｍのホーニング加工を施すことにより、ＷＣ基超硬合金製のＩＳＯ規格・ＳＥＥＮ１２０３ＡＦＴＮに規定する正面フライス工具用、およびＩＳＯ規格・ＯＥＭＸ１７０５ＥＴＲに規定するスローアウエイエンドミル用のチップ基体Ａ〜ＤおよびＦをそれぞれ製造した。

また、原料粉末として、いずれも０．５〜２μｍの平均粒径を有するＴｉＣＮ（質量比でＴｉＣ／ＴｉＮ＝５０／５０）粉末、Ｍｏ₂Ｃ粉末、ＺｒＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、およびＮｉ粉末を用意し、これら原料粉末を、表２に示される配合組成に配合し、ボールミルで２４時間湿式混合し、乾燥した後、９８ＭＰａの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を１．３ｋＰａの窒素雰囲気中、温度：１５４０℃に１時間保持の条件で焼結し、焼結後、同じく研削加工と、すくい面と逃げ面の交わる切刃刃稜線部に幅：０．１２ｍｍのホーニング加工を施すことにより、ＴｉＣＮ基サーメット製のＩＳＯ規格・ＳＥＥＮ１２０３ＡＦＴＮに規定する正面フライス工具用、およびＩＳＯ規格・ＯＥＭＸ１７０５ＥＴＲに規定するスローアウエイエンドミル用のチップ基体ａおよびｃ〜ｅを形成した。

つぎに、これらのチップ基体Ａ〜ＤおよびＦ、さらにチップ基体ａおよびｃ〜ｅのそれぞれを、ＴｉＣＮ結晶核分布割合測定用試験片と共に、通常の化学蒸着装置に装入し、まず、表３に示される条件にて、硬質被覆層の下部層として改質ＴｉＣＮ層を含むＴｉ化合物層を、表４に示される組み合わせで、かつ目標層厚で蒸着形成し、この場合前記改質ＴｉＣＮ層の形成に必要なＴｉＣＮ結晶核の分布割合は処理時間を調製することにより行ない、また、前記ＴｉＣＮ結晶核分布割合測定用試験片は、改質ＴｉＣＮ層の形成に先立って行なわれるＴｉＣＮ結晶核の形成後に取り出し、ついで同じく表３に示される条件にて、上部層としてＡｌ₂Ｏ₃層を同じく表４に示される組み合わせで、かつ目標層厚で蒸着形成することにより本発明被覆チップ１〜１０をそれぞれ製造した。
なお、上記のＴｉＣＮ結晶核分布割合測定用試験片については、走査型電子顕微鏡を用い、１万倍の倍率で観察して、３μｍ×３μｍの範囲内に存在するＴｉＣＮ結晶核の数を任意５ヶ所について測定し、この測定結果を表４に単位面積（μｍ２）当りの平均値で示した。

また、比較の目的で、表６に示される通り、改質ＴｉＣＮ層に代って、同じく表３に示される条件で、表６に示される目標層厚の従来ＴｉＣＮ層を形成する以外は同一の条件で従来被覆チップ１〜１０をそれぞれ製造した。

ついで、上記の本発明被覆チップと従来被覆チップの硬質被覆層を構成する改質ＴｉＣＮ層および従来ＴｉＣＮ層について、電界放出型走査電子顕微鏡を用いて、傾斜角度数分布グラフをそれぞれ作成した。
すなわち、上記傾斜角度数分布グラフは、上記の改質ＴｉＣＮ層および従来ＴｉＣＮ層の表面を研磨面とした状態で、電界放出型走査電子顕微鏡の鏡筒内にセットし、前記研磨面に７０度の入射角度で１５ｋＶの加速電圧の電子線を１ｎＡの照射電流で、前記表面研磨面の測定範囲内に存在する立方晶結晶格子を有する結晶粒個々に照射して、電子後方散乱回折像装置を用い、３０×５０μｍの領域を０．１μｍ／ｓｔｅｐの間隔で、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である｛１１２｝面の法線がなす傾斜角を測定し、この測定結果に基づいて、前記測定傾斜角のうち、０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計することにより作成した。

この結果得られた各種の改質ＴｉＣＮ層および従来ＴｉＣＮ層の傾斜角度数分布グラフにおいて、｛１１２｝面がピークを示す傾斜角区分、並びに０〜１０度および２５〜３５度のそれぞれの範囲内の傾斜角区分内に存在する傾斜角度数の傾斜角度数分布グラフ全体の傾斜角度数に占める割合をそれぞれ表５，７にそれぞれ示した。

上記の各種の傾斜角度数分布グラフにおいて、表５，７にそれぞれ示される通り、本発明被覆チップの改質ＴｉＣＮ層は、いずれも｛１１２｝面の測定傾斜角の分布が１．２５〜８．７５度および２５〜３５度の範囲内の傾斜角区分にピークが現れ、かつ０〜１０度および２５〜３５度の範囲内の傾斜角区分内に存在する傾斜角度数の割合がそれぞれ３７〜４５度および３５〜４５％である傾斜角度数分布グラフを示すのに対して、従来被覆サーメット工具の従来ＴｉＣＮ層は、いずれも｛１１２｝面の測定傾斜角の分布が０〜４５度の範囲内で不偏的で、ピークが存在せず、０〜１０度および２５〜３５度の範囲内の傾斜角区分内に存在する傾斜角度数の割合もそれぞれ２５％以下である傾斜角度数分布グラフを示すものであった。
なお、図２は、本発明被覆チップ３の改質ＴｉＣＮ層の傾斜角度数分布グラフ、図３は、従来被覆チップ３の従来ＴｉＣＮ層の傾斜角度数分布グラフをそれぞれ示すものである。

さらに、上記の本発明被覆チップ１〜１０および従来被覆チップ１〜１０について、これの硬質被覆層の構成層を電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）およびオージェ分光分析装置を用いて観察（層の縦断面を観察）したところ、前者および後者とも目標組成と実質的に同じ組成を有するＴｉ化合物層とＡｌ₂Ｏ₃層からなることが確認された。また、これらの被覆チップの硬質被覆層の構成層の厚さを、走査型電子顕微鏡を用いて測定（同じく縦断面測定）したところ、いずれも目標層厚と実質的に同じ平均層厚（５点測定の平均値）を示した。

（１）つぎに、正面フライス加工に関しては、直径が１２５ｍｍの工具本体正面部に上記被覆チップを種類毎に６個取り付け、
（ａ）被削材：幅：１００ｍｍ×長さ：１０００ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の板材、
回転数：８６６ｒ．ｐ．ｍ．、
切削速度：３４０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み（軸方向）：２．５ｍｍ、
１刃当りの送り：０．２ｍｍ／刃、
切削時間：３０分、
の条件（切削条件Ａという）での合金鋼の湿式高速平面削り削試験（通常の切削速度は１６０ｍ／ｍｉｎ）、
（ｂ）被削材：幅：１００ｍｍ×長さ：１０００ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・Ｓ１０Ｃの板材、
回転数：９５５ｒ．ｐ．ｍ．、
切削速度：３７５ｍ／ｍｉｎ、
切り込み（軸方向）：２．５ｍｍ、
１刃当りの送り：０．２ｍｍ／刃、
切削時間：３０分、
の条件（切削条件Ｂという）での炭素鋼の湿式高速平面削り切削試験（通常の切削速度は２００ｍ／ｍｉｎ）、
（ｃ）被削材：幅：１００ｍｍ×長さ：１０００ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＦＣＤ３５０の板材、
回転数：８９２ｒ．ｐ．ｍ．、
切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み（軸方向）：２．５ｍｍ、
１刃当りの送り：０．２ｍｍ／刃、
切削時間：３０分、
の条件（切削条件Ｃという）でのダクタイル鋳鉄の湿式高速平面削り切削試験（通常の切削速度は２００ｍ／ｍｉｎ）を行い、
（２）また、エンドミル加工に関しては、直径が５０ｍｍの頭部正面に上記被覆チップを種類毎に３個取り付け、
（ａ）被削材：幅：１００ｍｍ×長さ：１０００ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の板材、
回転数：２０３８ｒ．ｐ．ｍ．、
切削速度：３２０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み（軸方向）：５ｍｍ、
１刃当りの送り：０．２ｍｍ／刃、
切削時間：１５分、
の条件（切削条件Ｄという）での合金鋼の湿式高速溝削り切削試験（通常の切削速度は２００ｍ／ｍｉｎ）、
（ｂ）被削材：幅：１００ｍｍ×長さ：１０００ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・Ｓ１０Ｃの板材、
回転数：２１６６ｒ．ｐ．ｍ．、
切削速度：３４０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み（軸方向）：５ｍｍ、
１刃当りの送り：０．２ｍｍ／刃、
切削時間：１５分、
の条件（切削条件Ｅという）での炭素鋼の湿式高速溝削り切削試験（通常の切削速度は２４０ｍ／ｍｉｎ）、
（ｃ）被削材：幅：１００ｍｍ×長さ：１０００ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＦＣＤ３５０の板材、
回転数：１９１１ｒ．ｐ．ｍ．、
切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ、
切り込み（軸方向）：５ｍｍ、
１刃当りの送り：０．２ｍｍ／刃、
切削時間：１５分、
の条件（切削条件Ｆという）でのダクタイル鋳鉄の湿式高速溝削り切削試験（通常の切削速度は２００ｍ／ｍｉｎ）を行い、いずれの切削試験でも切削試験毎に用いた被覆チップのうちの最大逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表８，９にそれぞれ示した。

表４〜９に示される結果から、本発明被覆チップ１〜１０は、いずれも硬質被覆層の下部層のうちの１層が、｛１１２｝面の傾斜角が１．２５〜８．７５度および２５〜３５度の範囲内の傾斜角区分でそれぞれピークを示すと共に、０〜１０度の傾斜角区分範囲内に存在する度数の合計割合が３７〜４５％、並びに２５〜３５度の傾斜角区分範囲内に存在する度数の合計割合が３５〜４５％を占める傾斜角度数分布グラフを示す改質ＴｉＣＮ層で構成され、これがすぐれた高温強度を有することから、回転切削工具に取り付けて鋼や鋳鉄の高速切削加工を行なった場合にも、切刃部におけるチッピングの発生が著しく抑制され、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、硬質被覆層の下部層のうちの１層が、｛１１２｝面の測定傾斜角の分布が０〜４５度の範囲内で不偏的で、ピークが存在しない傾斜角度数分布グラフを示す従来ＴｉＣＮ層で構成された従来被覆チップ１〜１０においては、いずれも高速切削加工では硬質被覆層の高温強度不足が原因で切刃部にチッピングが発生し、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。

上述のように、この発明の被覆チップは、回転切削工具に取り付けて、通常の条件で切削加工を行なった場合は勿論のこと、特に高温強度が要求される高速切削加工でもすぐれた耐チッピング性を示し、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するものであるから、切削装置の高性能化並びに切削加工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に十分満足に対応できるものである。

硬質被覆層を構成する各種ＴｉＣＮ層における結晶粒の｛１１２｝面の傾斜角の測定範囲を示す概略説明図である。本発明被覆チップ３の硬質被覆層の下部層を構成する改質ＴｉＣＮ層の｛１１２｝面の傾斜角度数分布グラフである。従来被覆チップ３の硬質被覆層の下部層を構成する従来ＴｉＣＮの｛１１２｝面の傾斜角度数分布グラフである。回転切削工具としての正面フライス工具を示し、（ａ）が半部縦断側面図、（ｂ）が要部拡大側面図である。回転切削工具としてのスローアウエイエンドミルを示し、（ａ）が側面図、（ｂ）が頭部正面図である。

Claims

炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメットで構成されたチップ基体の表面に、
（ａ）下部層が、いずれも化学蒸着形成された炭化チタン層、窒化チタン層、炭窒化チタン層、炭酸化チタン層、および炭窒酸化チタン層のうちの２層以上からなり、かつ３〜２０μｍの合計平均層厚を有するＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層が、１〜１５μｍの平均層厚を有する化学蒸着形成された酸化アルミニウム層、
以上（ａ）および（ｂ）で構成された硬質被覆層を形成してなる回転切削工具用表面被覆サーメット製スローアウエイチップにおいて、
上記（ａ）の２層以上のＴｉ化合物層のうちの１層を、２．５〜１５μｍの平均層厚を有し、かつ、
電界放出型走査電子顕微鏡を用い、表面研磨面の測定範囲内に存在する立方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射し、電子後方散乱回折像装置を用い、所定領域を０．１μｍ／ｓｔｅｐの間隔で、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である｛１１２｝面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち、０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフにおいて、１．２５〜８．７５度の範囲内および２５〜３５度の範囲内の傾斜角区分にそれぞれピークが存在すると共に、０〜１０度の範囲内に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の３７〜４５％、前記２５〜３５度の範囲内に存在する度数の合計が、同じく傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の３５〜４５％の割合を占める傾斜角度数分布グラフを示す炭窒化チタン層、
で構成したことを特徴とする高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する回転切削工具用表面被覆サーメット製スローアウエイチップ。